农药分子设计的发展现状与展望

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1、新农药分子设计的发展现状与展望摘要：本文简要回顾了农药分子设计的发展，重点评述了生物技术在新农药设计中的应用,并列举了若干药物分子设计的成功例子,最后提出了该领域在21世纪的发展前景。关键词：农药分子设计；生物技术；发展；展望农药是保障现代农业可持续发展必不可少的重要战略物质，而传统农药在保障农业生产的同时也给环境生态和食品安全带来了严重危害。发展绿色化学农药是新农药创制研究的必然趋势。农药分子符合环保、健康、持续发展理念的高效、低毒、低残留、与环境相容的农药开发,已成为当今农药研究的主题。在进行农药的分子设计时,一般是保留活性子（A）而改变修饰子

2、(M),这样将可能从一个原始的具有生物活性的化合物卫（PC）出发,设计出一系列的新农药,这种方法称之为活性子方法[1]。1新农药开发的思路途径农药是一类具有特定生物活性功能的化学物质，它兼有化学和生物学的两重属性。新农药分子设计的基本思路必然要以化学和生物学相结合的知识体系为基础。从化学的角度要考虑化台物分子结构的合理性和合成的可能性，预测其理化性质等等。从生物学的角度要考虑化合物对假定靶标可能产生的生物活性，预测其生物效应等等。这些考虑或预测都必须充分利用前人积累的有关经验和知识。当然，研究者凭灵感的大胆设想也是重要的。随着农药科学的发展和品种的

3、增多，有关知识日益丰富，农药分子设计的思路和方法也不断在改进提高。1.1先导化合物新农药品种的研究开发是一项复杂的系统工程。需要许多学科事业的科技人员分工协作，按照组织严密的工作程序。进行系统的研究和试验。整个研制过程大体可划分为“研究”和“开发”两大阶段。人研究阶段．主要目的是从大量化台物中筛选新的农药活性化合物，从中发现先导化合物(leadcompound)，经过结构优化、选出有希望的候选化合物。在开发阶段，则对候选化台物进行应用开发试验和安全性评价，最终选定最佳的新农药品种，实现工业化和商品化。发现和选定先导化合物是新农药研究阶段的关键环节。

4、1.2类同合成类同合成(analoguesynthesis)也称衍生合成或周围合成。这种思路途径是从某个已开发新农药的分子结构出发，谋求开发同一系列衍生物新品种，或者以该化合物作为先导化合物，进行较多的结构改变，期望发现新的二次先导化合物，从而开发出化学结构不同于原化合物的新品种。类同台成的分子设计思路有明确的定向性，有“跟着走”的意思，所以有人称之为“metoo”。类同合成较高层次的分子设计思路，是对己开发品种的分子结构进行较大改变，包括骨架结构的改变，以谋求新的二次先导化台物，进而开发出新型化学结构的品种。这种方法主要有两种思路途径，一是亚结构

5、连接法，二是利用生物等排原理来改变结构。类间合成途径的生物筛选，既可采用随机合成同样的普筛体系，也可采用特定靶标的定向筛选。采用普筛的优点是可能发现意外的新的生物活性，但缺点是工作量大。采用定向筛选的优点是目标集中，可节省人力财力。一般低层次的类同合成由于化学结构改变不大，目标是重点跟踪母体化合物的生物活性．以来用定向筛选为宜。对于高层次的类同合成来说，由于化学结构改变较大．生物活性发生变化的可能性也大，因此采用普筛比较适合，若只用定向筛选，则会失去偶然发现的机会。总之生物筛选应根据分子设计的具体情况而定。1.3生物合理设计生物合理设计(biora

6、tionaldesign)是利用靶标生物体生命过程中某个特定的关键生理生化作用机理作为研究模型，设计和合成能影响该机理的化合物，从中筛选先导化合物，然后优化结构来开发新药的一条研究开发途径。选择各种代谢机理和酶及受体的功能机理作为开发新农药的研究靶标范围非常广阔。除此之外，还有很多可供选择的作用机理。例如，昆虫和植物的激素功能，昆虫信息素作用机理，昆虫的生殖机理，昆虫和病原微生物的抗药性帆理，昆虫的感觉机理，植物的解毒讥理，农药混用的增效机理，等等。通过各种作用机理的阐明，选择适当的靶标模型，设计和合成合乎机理的先导化合物，完全有希望开发成功各种常

7、规新农药和具有特异性能的新农药，诸如昆虫和植物的生长调节剂，昆虫行为控制剂，拒食剂，不育剂，增效剂，除草剂解毒剂，具有负交互抗性的杀虫剂或杀菌剂，等等。总之，生物合理设计的研究领域极广，凡有作用机理都可作为靶标。生物合理设计作为农药研究开发的一条新的途径尽管目前尚在研究探索时期，成果不及传统途径，但是发展前景是广阔的。今后在有关基础研究深入进展之后，将会逐步成为有效相有潜力的开发途径。1.4天然生物活性物质模型天然生物活性物质模型(naturalbioactivesubstancemodel)的思路途径、是从生物合成的天然物质中发现生物活性和选择先

8、导化合物来开发新药。这条途径除化合物来源不同外。在方法上与随机合成的类同合成并无本质差别，但是具体研究手段则有所不同。从天